In che modo polpi e calamari hanno sviluppato un cervello così grande

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I cefalopodi, che includono polpi, calamari e i loro cugini, le seppie, mostrano alcune abitudini molto accattivanti. Possono analizzare rapidamente le informazioni per cambiare la loro forma, colore e consistenza per adattarsi al loro ambiente.

Possono anche utilizzare strumenti per risolvere problemi, comunicare ed esibire indicazioni di apprendimento spaziale. Sono così intelligenti che possono sperimentare la noia. Tuttavia, come hanno fatto i calamari e i polpi ad acquisire cervelli così grandi?

(Foto: di Robert Cianflone/Getty Images)

Creature intelligenti

Non si sa che i cefalopodi abbiano il cervello più complicato di qualsiasi invertebrato del pianeta. Il metodo di sviluppo, tuttavia, è ancora un mistero. I ricercatori hanno riflettuto a lungo su come i cefalopodi acquisiscano i loro grandi cervelli. Due terzi del tessuto di elaborazione centrale di questi organismi dal corpo molle è dedicato allo studio dei loro sistemi visivi, e i ricercatori in un laboratorio di Harvard pensano di averlo capito. Affermano che la procedura sembra molto familiare.

I ricercatori del FAS Center for Systems Biology descrivono come hanno impiegato una nuova tecnologia di imaging dal vivo per osservare virtualmente i neuroni che si sviluppano nell’embrione in un articolo pubblicato su Current Biology. Sono stati quindi in grado di seguire quelle cellule mentre il sistema nervoso della retina si evolveva. Sono rimasti scioccati da ciò a cui hanno assistito.

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Osservando l’anatomia

(Foto: Ibrahim Chalhoub via Getty Images)

Hanno osservato che le cellule staminali neurali si comportavano in modo inquietante come le cellule staminali neurali dei vertebrati durante lo sviluppo del loro sistema nervoso. Ciò implica che, nonostante la loro separazione di 500 milioni di anni, cefalopodi e vertebrati non solo utilizzano meccanismi simili per creare i loro grandi cervelli, ma anche che questo processo e il modo in cui le cellule agiscono, si dividono e si modellano possono essere il modello per lo sviluppo di questo tipo di sistema nervoso.

“I nostri risultati sono stati inaspettati”, ha affermato Kristen Koenig, John Harvard Distinguished Fellow e autrice principale dello studio. “Molto di ciò che sappiamo sull’evoluzione del sistema nervoso nei vertebrati è stato a lungo ritenuto esclusivo di quel lignaggio”.

Secondo gli autori dello studio, questi due hanno formato indipendentemente sistemi nervosi estremamente grandi utilizzando gli stessi metodi per generarli. Questi meccanismi, quegli strumenti, l’uso dell’animale durante lo sviluppo possono essere fondamentali per la creazione di enormi sistemi nervosi.

I ricercatori del Koenig Lab si sono concentrati sulla retina di un calamaro dalle lunghe pinne chiamato Doryteuthis pealeii. L’Oceano Atlantico nord-occidentale ospita una grande popolazione di calamari, che possono crescere fino a un piede di lunghezza. Hanno bellissime teste enormi e occhi quando sono embrioni.

Gli scienziati hanno utilizzato approcci precedentemente utilizzati per studiare specie modello come moscerini della frutta e pesci zebra. Per osservare il comportamento delle singole cellule, hanno sviluppato strumenti specializzati e microscopi avanzati in grado di catturare foto di alta qualità ogni 10 minuti per ore e ore. Per mappare e monitorare le cellule, i ricercatori le hanno contrassegnate utilizzando coloranti fluorescenti.

Quello che viene dopo

Il team è stato in grado di vedere come sono organizzate le cellule staminali, note come cellule progenitrici del cervello, grazie a questo approccio di imaging dal vivo. Un epitelio pseudostratificato è un tipo unico di struttura composta da cellule. Le cellule sono allungate, quindi possono essere imballate strettamente, che è la sua caratteristica fondamentale. I ricercatori hanno anche visto il nucleo di queste formazioni migrare su e giù sia prima che dopo la scissione. Hanno affermato che questa mobilità è cruciale per mantenere l’organizzazione dei tessuti e supportare lo sviluppo in corso.

I ricercatori studieranno quindi come si sviluppano i vari tipi di cellule nei cervelli dei cefalopodi. Koenig vuole sapere se si esprimono in momenti diversi, come scelgono quale tipo di neurone diventare e se questo processo è lo stesso in diversi animali.

Koenig è entusiasta delle prossime scoperte che potrebbero essere fatte.

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